1. Fonti di acque reflue, inquinanti tipici e caratteristiche delle acque
Le acque reflue derivanti dalla produzione di batterie al litio si generano principalmente durante la preparazione dei materiali catodici e anodici, la rivestitura degli elettrodi, il recupero del solvente N-metil-2-pirrolidone (NMP), il riempimento con elettrolita, la formazione e l’invecchiamento, la pulizia delle attrezzature, il lavaggio delle celle e la pulizia dei pavimenti degli stabilimenti. Tale soluzione è applicabile alle acque reflue prodotte nella fabbricazione di batterie al litio ferro fosfato (LFP), nichel cobalto manganese (NCM) e altre tecnologie per batterie al litio.
Le acque reflue presentano caratteristiche tipiche del settore delle batterie al litio e contengono una miscela complessa di inquinanti, tra cui:
- Metalli pesanti, quali litio (Li), nichel (Ni), cobalto (Co) e manganese (Mn), per la maggior parte presenti sotto forma di complessi stabili.
- Inquinanti inorganici, tra cui fluoro, fosfato e alte concentrazioni di sali disciolti.
- Composti organici refrattari, principalmente NMP, residui di elettroliti e leganti polimerici, che causano notevoli fluttuazioni del COD e una scarsa biodegradabilità.
Inoltre, flussi di processo alternativamente acidi e alcalini provocano ampie variazioni di pH, un aumento dei Solidi Dissolti Totali (TDS) e significative fluttuazioni sia nel flusso sia nella composizione delle acque reflue. Senza un trattamento efficace, i metalli pesanti residui e le concentrazioni eccessive di fluoro possono facilmente superare i limiti di scarico.
I sistemi di trattamento delle acque reflue devono conformarsi ai rigorosi requisiti della norma GB 30484-2013 – Standard di scarico degli inquinanti per l’industria delle batterie, soddisfacendo contemporaneamente sia i requisiti ambientali per lo scarico sia quelli per il riutilizzo idrico produttivo.
2. Principali difficoltà riscontrate dai clienti
Le normative ambientali per la produzione di batterie agli ioni di litio diventano sempre più severe, con i metalli pesanti e il fluoro indicati come parametri chiave per la conformità. Anche minime fluttuazioni nella qualità delle acque reflue possono determinare una non conformità ambientale.
Le tecnologie convenzionali per il trattamento delle acque reflue hanno capacità limitate di degradare i complessi stabili di metalli pesanti, producendo spesso prestazioni instabili del trattamento, richiedendo dosaggi eccessivi di prodotti chimici e generando grandi quantità di fanghi pericolosi, con conseguenti costi elevati di esercizio e smaltimento.
Inoltre, i composti organici refrattari causano frequentemente l’intasamento delle membrane, la corrosione degli impianti e fermi non programmati, influenzando negativamente la produzione continua.
In aggiunta, gli impianti standard per il trattamento delle acque reflue non sono generalmente progettati per le condizioni operative altamente saline e altamente corrosive della produzione di batterie al litio, con conseguente scarsa adattabilità del sistema e ridotta affidabilità degli impianti.
Molti sistemi convenzionali di trattamento raggiungono anche tassi di recupero idrico relativamente bassi, causando perdite significative di metalli preziosi e di risorse idriche.
3. Processo di trattamento e configurazione degli equipaggiamenti principali
Per affrontare le caratteristiche complesse delle acque reflue provenienti dalla produzione di batterie al litio, adottiamo un processo di trattamento dedicato composto da:
Raccolta differenziata e pretrattamento → De-complexazione e ossidazione → Coagulazione e sedimentazione → Trattamento biologico → Desalinizzazione avanzata con membrane → Riduzione del volume del concentrato
Gli scarichi ad alta e a bassa concentrazione vengono raccolti separatamente e bilanciati prima del trattamento.
Un reattore dedicato per la decomplessazione rompe efficacemente i complessi stabili di metalli pesanti, seguito da coagulazione e sedimentazione insieme a un sistema ad alta efficienza per la rimozione del fluoro, al fine di eliminare la maggior parte dei metalli pesanti, del fluoro e dei solidi sospesi.
Successivamente viene applicata una tecnologia avanzata di ossidazione per degradare i composti organici refrattari e migliorare la biodegradabilità delle acque reflue.
Lo stadio di trattamento biologico utilizza un processo A/O (Anossico/Ossico) per rimuovere in modo efficiente il COD e l’azoto ammoniacale.
Infine, un sistema di ultrafiltrazione (UF) abbinato a una membrana antifouling a osmosi inversa (RO) produce acqua rigenerata di alta qualità, idonea per i processi produttivi di pulizia. Il residuo concentrato ad alta salinità subisce ulteriore concentrazione e riduzione del volume prima dello smaltimento finale.
L'attrezzatura principale comprende:
- Reattori personalizzati per la decomplessazione di metalli pesanti
- Sistemi ad alta efficienza per la rimozione del fluoro
- Sistemi intelligenti di dosaggio chimico
- Sistemi di filtrazione a membrana anti-incrostante
- Pannelli di controllo completamente automatici per il trattamento delle acque
- Sistemi di monitoraggio in tempo reale della qualità dell'acqua
4. Vantaggi della soluzione
La nostra soluzione è progettata specificamente per affrontare le complesse caratteristiche delle acque reflue generate nella produzione di batterie al litio.
Il processo di trattamento proprietario degrada efficacemente i metalli pesanti complessati, raggiungendo elevate efficienze di rimozione sia per i metalli pesanti sia per il fluoro, producendo costantemente acqua trattata conforme agli standard di scarico e di riutilizzo.
Forniamo soluzioni di attrezzature completamente personalizzate, adattate alle condizioni altamente saline e corrosive della produzione di batterie al litio. Gli alloggiamenti anticorrosivi personalizzati, le strutture resistenti all’usura, i sistemi di tubazioni antiotturazione e i componenti filtranti specializzati migliorano in modo significativo l’adattabilità delle attrezzature, la stabilità operativa e la durata di servizio.
Tutti gli equipaggiamenti meccanici principali, i sistemi di controllo elettrico e i componenti per il trattamento dell’acqua sono certificati secondo gli standard CE, UL e ISO, garantendo qualità del prodotto, sicurezza operativa e conformità ai requisiti di accettazione dei progetti sia nazionali sia internazionali.
Il sistema raggiunge tassi di riutilizzo dell’acqua superiori al 90%, consentendo un riciclo efficiente delle risorse idriche e, contemporaneamente, il recupero di metalli preziosi, riducendo in modo significativo il consumo di acqua dolce e i costi associati allo smaltimento dei rifiuti pericolosi.
La sua progettazione modulare integrata riduce al minimo gli spazi necessari per l’installazione, offrendo al contempo flessibilità nell’installazione, nell’ampliamento e nell’aggiornamento del sistema. Il funzionamento intelligente completamente automatizzato riduce in modo sostanziale le esigenze di manodopera, la frequenza della manutenzione e i costi operativi complessivi.
5. Riferimenti di progetto e documentazione di supporto
Abbiamo completato con successo numerosi progetti di trattamento delle acque reflue per produttori di batterie al litio, coprendo impianti di produzione sia di batterie LFP che di batterie NCM.
Un progetto rappresentativo è il Progetto di Trattamento delle Acque Reflue e Riutilizzo Idrico per la Produzione di Batterie al Litio da 10 GW, con una capacità di trattamento di 1.000 m³/giorno.
Il sistema ha dimostrato un funzionamento stabile a lungo termine, risolvendo efficacemente i problemi legati all’eccesso di metalli pesanti, all’incrostazione delle membrane e alla manutenzione frequente. Il progetto ha superato con successo le ispezioni di accettazione ambientale, consentendo un risparmio annuo di oltre 300.000 m³ di acqua dolce.
La documentazione di supporto comprende:
- Brevetti per processi proprietari di trattamento delle acque reflue
- Certificati di conformità CE e UL
- Certificazione del sistema di gestione della qualità ISO
- Relazioni di analisi della qualità dell’acqua rilasciate da laboratori accreditati terzi
- Documentazione relativa all’accettazione del progetto
- Contratti di riferimento per progetti di riferimento
6. Ambito di servizio e processo di collaborazione
Forniamo soluzioni complete chiavi in mano EPC per il trattamento delle acque reflue destinate ai produttori di batterie al litio, inclusi sopralluogo sul sito, campionamento e analisi delle acque reflue, ingegneria di processo personalizzata, progettazione di apparecchiature non standard, produzione degli impianti, installazione, messa in servizio, esercizio e manutenzione, supporto alla conformità ambientale, aggiornamenti del sistema e fornitura di consumabili per tutta la vita utile.
Processo standard di collaborazione
- Indagine sul Sito e Campionamento delle Acque – Effettuiamo un’indagine in loco, raccogliamo campioni di acque reflue e redigiamo una relazione completa sull’analisi della qualità dell’acqua.
- Progettazione ingegneristica personalizzata – Sviluppo di un processo di trattamento dedicato, di una soluzione di apparecchiature su misura e di un preventivo commerciale dettagliato.
- Produzione delle attrezzature e costruzione – Avviare la fabbricazione su misura delle attrezzature e la costruzione in loco dopo la conferma del contratto.
- Installazione e messa in servizio – Installazione completa, messa in servizio integrata e funzionamento di prova fino al raggiungimento di prestazioni stabili nel trattamento e della conformità normativa.
- Accettazione del progetto e formazione – Assistere nelle procedure di accettazione ambientale e fornire una formazione professionale agli operatori.
- Assistenza tecnica a lungo termine – Fornitura di manutenzione preventiva, ispezioni periodiche, ottimizzazione del sistema, aggiornamenti degli equipaggiamenti e assistenza tecnica per tutta la vita utile.
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